［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
+ i  B2 e! ]/ b# Z' u3 ^4 s* @/ ?Cancer Discov. Aug  2015

摘要
: D1 N0 P! u0 Y1.文章展示了食管腺癌（EAC）的进化频谱，表现为复杂的驱动突变、平行进化以及基因组加倍
) f" V+ n$ ~1 p+ d2.阐明异质程度与新辅助治疗（NAC）疗效的相关性：异质性低的宿主，NAC疗效更好
5 V- A0 N: e5 p2 ^3.多部位测序（M-seq）显示：CTT区域的T>G突变随着肿瘤进化显著减少；含铂的NAC会增加CpC区域的C>A突变
4.基因组不稳定性是EAC进化的早期事件，会导致化疗过程中产生可靶向的原癌基因扩增，为未来的治疗方案提供理论基础
背景
1.食管癌预后不良，过去20年EAC在西方国家的患病率显著上升
2.手术前NAC治疗能够改善患者预后，但是50-60%的肿瘤对治疗耐药
5 X. R- X3 u# F3.对单个肿瘤多部位的M-seq数据进行进化分析，可以区分存在于所有部位的早期突变

Multi-tumor regions
$ a! P0 r  J, X* {方法
: c7 K& L* O4 b& _- f, S* F1 M
结果——体细胞突变的瘤内异质性
" Z2 M8 z' j/ |5 f$ h: f; f

以EAC005患者为例
对NAC前后的突变频谱进行进化分析（parsimony ratchet method），可将突变分为四类：
# J$ [6 _+ {3 a! `/ H1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
& d$ O4 c& t2 Y& ?7 T2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
8 Q7 J8 A. X. h# U3 c+ B3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
后三类均属heterogenous突变

' [' ~2 H, `  w1 G/ @  `' d其余7例患者的进化分析

异质程度与新辅助治疗（NAC）的疗效相关：化疗前异质性越低的宿主，NAC疗效越好。
9 c& C$ s( j6 J7 d
" a3 ?* h0 K1 z3 f1 D为了定量分析肿瘤细胞中的SNVs，作者整合了三个变量（拷贝数，VAF和肿瘤负荷）来计算Cancer Cell Fraction (CCF)，并且将SNV进行聚类。
  _  S' A8 j! D: C) {
6 f/ r+ x; z5 ?1 |& G# r结果显示：
4 P9 ]$ O" @. c) T& z! t1.单一部位取材不能准确分析克隆频谱，因为一些热点突变仅存在于某个部位且显示出高CCF，如EAC001患者中的SLC39A12 pA44E突变
' @( R9 B& ]; [2.通过不同部位的共享突变位点个数，可以判断部位间的空间距离，如EAC001患者的R2离R1比R4更近
& R; Z& a/ M" \, V, E
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
3 Y/ `: X1 Y) e+ }9 Z; F% q( t1.超过40%的变异来自于扩增（A），说明基因组扩增是肿瘤进化的早期事件
2.通过与TCGA中ESCA的数据进行比对，发现有15个片段在至少一个肿瘤中存在扩增。这些片段大多对应可作为靶点的原癌基因。
! [3 B( _( g4 T  E$ z, F% b结果——突变频谱的时空解析
' N- r$ J& f8 P- ~+ j3 p* G
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

接受含铂药物的NAC治疗会产生特异的分子标签， C>A突变增多
* \7 Q8 V+ A2 X/ q4 g
4 n+ d0 z5 m* b  R本文从时间（新辅助前后）和空间（多部位测序）两个维度对食管癌的分子进化图谱进行了阐述和解析。
4 \$ }1 f7 A! v1 B* {5 X讨论
6 F( z5 R1 }3 |6 d# T9 H1.EAC的单样本检测会低估肿瘤异质性和突变负荷。虽然M-seq检测到的总突变中位数远高于单个部位检出的突变，但仍然只检到肿瘤的局部
; T3 {( {  |; A* O0 k2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
  u6 K& p5 s1 J3.原癌基因的扩增普遍存在且不受含铂药物的干扰，但有可能成为新药物靶点
3 [6 J0 R  M: [1 d5 m2 V" y4.NAC的纵向实验可能进一步解析瘤内异质性与细胞毒反应及复发的关系，用来预判治疗耐药以降低治疗的医源性影响
6 k) s# k; j4 t/ |; L! v; y转自吉因加科技微信订阅号